项目6 恒压供水变频PID控制
基于PLC的PID控制变频恒压供水系统
基于PLC的PID控制变频恒压供水系统摘要基于PLC的PID控制的变频恒压控制是现代供水控制系统的主要方式，利用PLC（可编程控制器）、PID调节器、压力检测传感器、压力变送器、电气控制设备、变频器及水泵机组组成闭环控制系统，使供水管网压力保持恒定。
关键词PLC；PID控制；变频器；闭环控制在实际生产生活中，用户用水的多少是经常变动的，因此供水不足或供水过剩的情况时有发生。
而用水和供水之间的不平衡集中反映在供水的压力上，即用水多而供水少，则压力低；用水少而供水多，则压力过大。
因此，保持供水压力的恒定，可使供水和用水之间保持平衡，即用水多时供水也多，用水少时供水也少，从而提高了供水的质量。
恒压供水是指在供水网中用水量变化时，出水口压力保持恒定不变的供水方式。
1恒压供水的基本原理1.1变频恒压供水系统的组成及原理变频恒压供水系统压力控制主要有PID调节器、变频器、水泵、压力传感器和变送器、PLC可编程控制器等组成。
变频恒压供水系统压力控制系统原理框图如图1所示，用PID调节器和变频器构成闭环系统控制，可以提高供水压力的控制精度，改善控制系统的动态响应。
图1变频恒压供水系统压力控制系统原理框图系统工作时，先启动主水泵，管网水压达到设定值，变频器的输出稳定在某数值上。
而当用水量增加，水压降低时，压力变送器SP将该信号实时送入比较器与给定压力H比较，其差值输入PID控制器，PID的输出量作为控制变频器的转差给定输入，从而控制电动机的转速上升，水压力恢复到给定值，保持供水系统中管网中压力的恒定。
变频恒压供水系统压力控制原理如下：1）用水量增加，压力下降，压力变送器输出降低，PID输出上升，变频器频率增大，电机（M）转速升高，水泵流量增大，压力上升。
2）用水量减少，压力上升，压力变送器输出增大，PID输出降低，变频器频率下降，电机（M）转速降低，水泵流量减小，压力下降。
如果用水量增加很多，主泵达到最大流量仍不能使管网水压达到设定值，将自动启动备用泵；反之，当用水量减少时，可自动切断备用泵。
恒压供水PID调节变频器参数
复用水泵ATV71变频器参数专家访问√屏幕显示 RUN Term 23.4A +38.3A 管道压力表显示0.38MPA左右1.1简单起动2/3线控制：2线控制宏设置：标准起停/车用户宏设置：YES标准电机频率：50HZ IEC电机额定功率：30KW电机额定电压：380V电机额定电流：55.7A电机额定频率：50HZ电机额定速度：2950rpm最大输出功率：50HZ自整定：完成自整定状态：电阻已整定改变输出相序：A-C-B相序电机热保护电流：72A加速时间：106.1S减速时间：114.1S低速频率：25HZ高速频率：50HZ1.2监视1.2.1输入/输出映像逻辑输入映像PR L11 L12 L13 L14 L15 L16模拟输入映像AI1 +3.741VAI2 -0.008m A逻辑输出映像R1 R2模拟输出映像AO1 +15.328MA1.2.2通信映像命令通道：端子排命令字：0000H ex当前给定通道：端子排频率给定：+38.3HZETA状态字：0437HexWO ：-----1.2.3报警信号组： ---1.2.4图形终端频率给定：+41HZ1.2.5内部PID给定：6001.2.6图形终端转矩给定：0.0%1.2.7频率给定：+38.3HZ 1.2.8输出频率：+38.3HZ 1.2.9电机电流：23.4A 1.2.10电机速度：2299rpm 1.2.11电机电压：291V1.2.12电机功率：+29%1.2.13电机转矩：+36.9% 1.2.14电机电压：+379V 1.2.15电机热状态：11%1.2.16变频器热状态：37% 1.2.17功率：1111.2.18电机运行时间：26311h 1.2.19变频器已上电时间：52481h 1.2.20 IGBT报警计时器：0S1.2.21 PID给定 6001.2.22 PID反馈 6031.2.23 PID误差 -31.2.24 PID输出 +38.3HZ1.2.25当前设置组设置组0 1.2.26报警（故障）信号√1.3设置斜坡增量：0.1S加速时间：106.1S减速时间：114.1S低速频率：25HZ高速频率：50HZ电机热保护电流：72A变频器开关频率：2KHZ电流限幅1 ：99A电机预磁设置：不预磁低速运行超时：999.9SPID比例增益：1.03PID积分增益：0.05PID微分增益：0.01PID斜坡：99.9SPID最小输出值：0HZPID最大输出值：+50HZ反馈超下限报警：0反馈超上限报警：1600PID误差报警：200电机电流阈值：66A电机频率阈值：50HZ频率阈值2 ：50HZ电机热阈值：100%1.4电机控制标准电机频率：50HZ IEC 最大输出频率：50HZ自整定：完成自整定：NO自整定状态：电阻已整定改变输出相序：A-C-B相序电机控制类型：2点压频比UO ：0V冷态定子电阻：105Lm额定励磁电流：23.4ALs漏电感：1.69mH转子时间常数：669ms电机额定滑差：0.8HZ 极对数：1电流限幅1 ：99A电机噪声抑制：YES电机电压波动限幅：YES瞬态过压限幅优化：10微秒制动单元释能阈值：785V制动平衡：NO1.5输入/输出设置2/3线控制：2线控制2线控制：0/1电平反转：L12LI1设置LI分配LI1 0→1延时：0MS给定模板：标准AI1设置AI1 分配AI1类型：10V电压AI1最小值：0.0VAI1最大值：10VAI1过滤器：0.3SAI1拐点X：0%AI1拐点Y：0%AI2设置AI2分配AI2类型：电流AI2最小值：4.0MAAI2最大值：20MAAI2过滤器：0SAI2拐点X、Y ：0%R1设置继电器R1分配器：变频器故障继电器R1延时：0MS继电器R1有效条件：1继电器R1保持时间：0MSAO1设置AO1分配：电机电流AO1类型：电流AO1最小输出值：0MAAO1最大输出值：20MAAO1滤波器：0MS报警信号组1L16=PTC报警□PTC1报警□. □. □. □变频器热阈值到达□1.6命令给定1通道：AI1给定反向禁止：NO停止按钮优先：YES组合模式：组合通道给定2切换：通道1有效给定2通道：AI2给定复制通道1→2 ：不复制F1—F4键分配：未设置1.7应用功能给定切换√给定运算斜坡斜坡类型：线性斜坡斜坡增量：0.1S加速时间：106.1S减速时间：114.1S斜坡2切换阈值：0HZ斜坡切换设置：未分配减速时间自适应：有停车设置停车类型:斜坡停车自动直流注入寸动预设速度给定附近加减速给定记忆加减速逻辑输入控制预磁限位开关制动逻辑控制负载测量高速提升PID调节器√PID 反馈分配：AI1给定PID反馈最小值：0PID反馈最大值：1600 PID给定最小值：0PID给定最大值:1600内部PID给定分配：YES 内部PID给定：600PID比例增益：1.03 PID积分增益：0.05 PID微分增益：0.01 PID斜坡：99.9SPID误差求反：NOPID最小输出值:0HZPID最大输出值：+50HZ反馈超下限报警：0反馈超上限报警：1600PID误差报警：200PID积分重设：未分配速度给定分配：未设置自动/手动选择分配：未分配低速运行超时：999.9SPID唤醒误差阈值：0.0。
运用PID与变频器实现恒压供水控制方案
运用PID与变频器实现恒压供水控制方案2008-01-20 19:58一：PID概念1. PID解释：即由比例（Proportion）+积分（Integral）+微分（Differential coefficient）组合而成。
2. 比例P控制：调节量按误差成比例输出，纯比例时误差不会为零。
即一对一的对应关系。
3. 积分I控制：调节量按误差的积分输出，误差为零时，输出恒定。
既有一定的延迟。
4. 微分D控制：调节量按误差的微分输出，误差突变时，能及时控制。
既快速反应。
5. PI控制动作：所谓PI控制就是将比例控制P和积分控制I结合起来，根据偏差及时间变化，产生一个操作变量。
二：运用PI控制系统方框图运用于PID可实现压力负反馈单闭环控制。
控制理论与算法。
1. PID配合变频器与压力传感器实现单泵闭环恒压供水控制系统。
2. 通常压力传感器分电流型与电压型两种。
PID有内置变频器与单独的外置两种。
三：设定任何一个控制系统都需要经过反复地调试后方可达到最佳性能，没有调试的系统是不能工作或不能良好地运行。
下面举例AMB-G7系列单泵恒压供水调试方法。
A. 首先必须知道控制对象的参数。
对象特征、需要的最大供水压力、需要给定用户的恒定压力、供水最小压力、上限压力、下限压力等。
B. 假设对一小区进行恒压供水改造，其要求管道最大供水压力为（A）11Kpa ，对应传感器输出电流为20mA , 要求最小供水压力为（B）1Kpa,对应输出的电流为4mA , 用户要求恒定的供水压力为（C）5Kpa 。
根据以上三个参数可以确定PID的设定值，既：（必须保证在最大供水压力时对应于压力传感器电流输出最大，反之亦然，可求出用户要求供水压力时的传感器电流）C. 传感器给定电流（Iset）正比于用户所需的恒定供水压力。
(假设压力传感器输出电流为4~20mA)既：Iset/(Imax-Imin)=C/(A-B)→Iset/(20mA-4mA)=5/(11-1)→Iset/16=5/10→Iset=16*0.5=8mA(5 0%电流)其中Imax=最大电流 Imin=最小电流 Iset=需要给定的电流值D. 而G7系列F84设定电压也正比与设定电流。
水泵类恒压供水的PID参数设置，总结，仅供参考
水泵类恒压供水的PID参数设置，总结，仅供参考一、恒压控制原理：1、通过变频器PID功能控制，实现恒压控制。
2、恒压控制必须有主设定、反馈值两路输入同时控制，变频器将反馈值实时与主设定值进行比较，然后把偏差保存到参数R2273中，PID调节是基于偏差进行的，如果偏差为正数，即反馈量小于主设定时，变频器的频率会自动提升，以提高目标压力，反之则变频器频率会自动降低。
2.3.1 DI端子设置P0700[0]＝2 端子启动P0701[0]＝1 DI1 作为启动信号P0703[0]＝9 DI3作为故障复位2.3.2 DO端子设置P0731[0]＝52.2 DO1设置为运行信号P0732[0]＝52.3 DO2设置为故障信号P0748.1＝1 DO2作为故障输出，有故障时NO触点闭合，无故障时NO触点断开。
2.3.3 AI端子设置P0756[0] ＝2 模拟量输入通道1，电流信号P0757[0] ＝4 模拟量输入通道1定标X1=4mAP0758[0] ＝0 模拟量输入通道1定标Y1=0%P0759[0] ＝20 模拟量输入通道1定标X2=20mAP0760[0] ＝100 模拟量输入通道1定标Y2=100%P0761[0] ＝4 模拟量输入通道1死区宽度4mA2.3.4 AO端子设置P0771[0]＝21 模拟量输出通道1，设置为实际频率输出P0773[0]＝50 模拟量输出通道1，滤波时间50msP0777[0]＝0 模拟量输出通道定标X1=0%P0778[0]＝4 模拟量输出通道定标Y1=4mAP0779[0]＝100 模拟量输出通道定标X2=100%P0780[0]＝20 模拟量输出通道定标Y2=20mAP0781[0]＝4 模拟量输出通道死区宽度4mA2.4 PID恒压控制功能调试2.3.4 AO端子设置P0771[0]＝21 模拟量输出通道1，设置为实际频率输出P0773[0]＝50 模拟量输出通道1，滤波时间50msP0777[0]＝0 模拟量输出通道定标X1=0%P0778[0]＝4 模拟量输出通道定标Y1=4mAP0779[0]＝100 模拟量输出通道定标X2=100%P0780[0]＝20 模拟量输出通道定标Y2=20mAP0781[0]＝4 模拟量输出通道死区宽度4mAP2200[0]＝1 使能PID控制器P2240[0]＝X 依用户需求设置压力设定值的百分比P2253[0]＝2250 BOP作为PID目标给定源P2264[0]＝755.0 PID反馈源于模拟通道1P2265＝1 PID反馈滤波时间常数P2274＝0 微分时间设置。
关于ABB变频器的恒压供水PID控制详细讲解
关于ABB变频器的恒压供水PID控制详细讲解本人在造纸行业工作多年,对造纸行业的控制有一定的了解,平时苦恼于手下的员工对于造纸行业的电控了解不够.后来将造纸行业常用的控制汇编成一本培训资料,发给部门的所有工人熟读.收到一定的效果,本培训材料完全针对造纸行业的控制按照实际的电路来详细讲解其工作原理和工作的过程,涵盖造纸电控的外围设备控制,包括电机的直接启动,变频控制,软启动控制,正反转控制,多速电机控制.两地控制,纸机传动控制,复卷机.切纸机,复合机,包装输送系统.行车控制.可以说覆盖了造纸厂所有的电气控制.现先将其中的一小节发上来和大家交流,希望高手指正.恒压供水PID控制PID控制P：比例环节。
也称为放大环节，它的输出量与输入量之间任何时候都是一个固定的比例关系。
I: 积分环节：指输出量等于输入量对时间的积分。
D: 微分环节：指输出等于输入的微分。
微分只与变化率有关，而与变化率的绝对值无关，偏差越大，控制越强。
其主要作用就是对变化的波动有更强的抑制能力。
PID：比例积分微分调节器。
工作过程：当波动作用的瞬间，由于微分的超前作用，使微分的输出量最大，同时比例控制也开始作用。
然后由于波动的变化率为零（理想状态）。
故微分输出开始衰减，曲线开始下降。
这时由于偏差的作用。
积分开始作用，使曲线上升，。
随着微分作用的逐渐消失，积分起主导作用，直到偏差完全消失（理想状态）。
积分的输出也不再增加。
而比例的控制是贯穿始终的。
ABB变频器的过程PID控制ABB变频器内部有一个内置的PID控制器，它可用于控制压力，流量和液位等过程变量。
启动过程PID控制后，过程给定信号将取代速度给定信号。
另外一个实际值（过程反馈值）也会反馈给传动单元，过程PID控制会调节传动单元的速度使实际测量值等于给定值。
下图是一个不带PLC控制的一脱二恒压供水电气原理图：变频器通过3个24V中间继电器来控制外部备用泵。
假设：当前水压的期望值为4.2kg。
一种基于变频器PID功能的PLC控制恒压供水系统
PID PLC1.前言恒压供水系统是目前市场上运用最为广泛的供水系统之一。
变频器PID 控制系统是整个恒压供水系统的控制核心。
通过PLC (可编程逻辑控制器)对整个系统进行可靠的控制，不仅提高了水压的稳定性，同时也提高了系统运行效率，降低了能源消耗。
2. 恒压供水系统概述恒压供水系统是指在不同供水流率和负荷状态下，系统所维持的压力都是恒定的。
相比较其他常见的供水系统，恒压供水系统可以满足一些特殊的供水需求，比如公寓、办公楼、酒店、医院等高层建筑物的供水。
恒压供水系统一般可以分为两类：一类是调速泵房恒压供水系统，另一类是变频器恒压供水系统。
调速泵房恒压供水系统采用调速泵进行水压控制，系统通过加减泵数来维持恒定的工作水压。
这种方式适合较小规模的恒压供水系统。
变频器恒压供水系统则采用变频器控制泵的转速，通过控制水泵的转速来保持一定的供水压力。
对于大规模的高楼、大型公共建筑物等供水系统，采用变频器恒压供水系统更为常见。
3. 变频器PID 功能PID 控制是一种最广泛应用的控制方法之一，在变频器控制系统中，同样可以采用PID 控制算法来控制水泵的输出，实现恒压供水系统的控制。
PID 控制器的核心算法为比例(P)、积分(I)和微分(D)三部分，分别调节系统的稳定性、抗干扰性和响应速度。
在恒压供水系统中，通过调整PID 控制器的参数，可以实现快速反馈，实时调整水泵的输出，保持系统稳定性。
4. PLC 控制恒压供水系统PLC 是一种专门用于工业自动化的可编程电子控制器。
PLC 芯片可以通过编程实现对数字信号的处理、控制逻辑、数据存储和通信等功能。
在恒压供水系统中，PLC 的主要任务是控制变频器PID 控制器的输入和输出，采集水泵和供水系统的运行数据。
PLC 控制系统的核心模块为CPU (核心处理单元)和I/O 模块(输入输出模块)。
对于PLC 恒压供水系统的实现，可以通过编写PLC 程序来实现PID 控制器的参数调整、水泵的开关控制、水压监测和数据传输等任务。
变频器恒压供水系统应用之PID控制
变频器恒压供水系统应用之PID控制
变频器PID控制; 变频器PID控制是闭环控制，被控系统和变频器要形成闭环。
变频器内部要设PID控制电路。
PID控制应用场合：（1）应用于过程控制。
如恒压供水控制，恒压供气、恒温控制等。
（2）应用于稳速控制。
变频恒压供水系统
1. PID控制组态
1）设置目标量给定端子和目标量。
2）设置反馈量给定端子和反馈量。
3）安装传感器
假设设备为水泵，要求压力为0.6MPa，传感器量程为0~1MPa，输出电压为0~10V，目标信号给定为6V。
反馈电压小于目标电压，升速；反馈电压大于目标电压，降速；反馈电压等于目标电压，恒速运行。
2. PID控制特性
PID控制主要作用是消除震荡和提高恢复的快速性
P控制器——放大器，提高系统反应的快速性，减小静差。
I控制器——积分器，消除系统的振荡。
P、I 参数在现场进行调试。
PID 在恒压供水中的应用
1. 两种控制方式
独立PID控制
间接PID控制，由PLC恒压供水控制系统等和变频器共同组成的供水系统
2.应用举例；
PID应用案例——丹佛斯FC51 变频器PID应用
丹佛斯FC51系列变频器有着非常优良的闭环控制特性，反馈信号取自什么量，就稳定什么量。
取自水泵的压力就组成恒压供水，取自温度就组成恒温控制。
参数选择
工作原理接线图
共同学习，提高技能，服务社会，不足之处欢迎批评指正！本文转自《机电工程家园》。
浅析水厂变频恒压供水的PID控制问题
１ＰＤ Ｉ控制器 的设计
的成 本 ， 抽 象 层次 上 来分 析对 比多种 可能 从 的 系统 实 现方 案 和最 合 理 的软 件结 构 ， 从而 可 以 用较 低 的成 本 开 发 出质 量 较 高 的软 件
总体 设 计 过程 通 常 由两 个主 要 的阶 段组 量（ 反馈 量 ） 将 其 与 目标 值 （ 度 、 量 、 ， 温 流 压 进 行 总 结 ， 助于 模 糊 数 学 工 具 ， 用 模 糊 来 。 借 利 力等 设 定 值 ） 行 比 较 ， 有 偏 差 ， 通 过 推 理 就 可 以 实 现 对 非 线性 对 象 比较 满 意 的 成 ：１系 统 设计 ， 进 若 则 （） 即确 定 系 统 的具 体 实 现方
历史 最 久 命 力最 强的 基 本 控 制 方 式 ， ３ １模糊 控 制的特 点 生 由 ． 间 的接 口和 评价 模块 划 分 的 质量 ， 以及 进 行 于 其 具 有 众多 优 势 ， 以 本 系统 采 用 Ｐ Ｄ控 所 Ｉ 过 程 控 制 中的 复 杂 系统 通 常 具 有 大 滞 数 据 分 析 。 照软 件 工 程 学 的 观 点 ， 件 的 按 软
工 业 技 术
Ｓ ｉ Ｃ ｎ Ｔｃｎｆ ｙｆｏａｉ ｅ： ｃ ｎｅａｄ ｅｈ０ ｇ ｎｖｔｎＨ ｒｄ ｅ ０ ｎ ｏ ａ ｌ
浅析 水厂 变频恒 压供 水 的 Ｐｌ 控 制 问 司 浙江慈 溪 ３ ３ ０ １ ０ ） ５
供 水 控 制 要 求精 度 不 高 、 Ｉ 控 制 调 节 器的 ＰＤ 应用 已经非常， 泛 ， 数 易 于 调 整 且 结 构 参 简 单 ， 构 灵活 等 特 点 ， 系统 就 采 用 Ｐ Ｄ 结 本 Ｉ 控制方式 。
４恒压供水监侧软 件设计总体 思路
恒压供水变频PID控制
通过对比手动整定和自整定后的系统性能，评估参数自整定技术的效 果。
05
实际应用案例分析
某高层建筑恒压供水系统改造案例
01
02
03
原系统问题
高层建筑原供水系统存在 水压不稳定、能耗高等问 题。
改造方案
采用恒压供水变频PID控 制技术，根据实际需求调 节水泵转速，保持恒定的 出水压力。
执行机构
接收控制器的控制信号，驱动水泵的电机实现调速运行，从而调节供水管道的 压力。常见的执行机构有变频器、软启动器等。
03
变频PID控制器设计
控制器结构选择
基于PLC的PID控制器
01
利用可编程逻辑控制器（PLC）实现PID控制算法，具有灵活性
和可扩展性。
基于单片机的PID控制器
02
以单片机为核心，通过编程实现PID控制功能，成本较低，适用
衰减曲线法
在闭环控制系统中，将比例度从大到小逐渐改变，直到系统出现4:1或10:1的衰减曲线， 记录此时的比例度和振荡周期，根据经验公式计算出PID参数。
抗干扰措施及稳定性分析
硬件滤波
软件滤波
在输入端采用硬件滤波器对信号进行预处 理，消除高频噪声干扰。
通过编程实现数字滤波算法，如滑动平均 滤波、中位值滤波等，进一步提高信号质 量。
恒压供水变频PID控制
汇报人：XX
contents
目录
• 引言 • 恒压供水系统组成及工作原理 • 变频PID控制器设计 • 系统性能评价与优化 • 实际应用案例分析 • 总结与展望
01
引言
背景与意义
供水系统是城市基础设施的重要组成部分，恒压供水对于保障居民生活和工业生产 具有重要意义。
恒压供水的PID控制系统基础知识讲解
4．PLC的I/O分配
M0：正转按钮， M1：反转按钮， M2：停止按钮， M3：手动加速，
M4：手动减速； Y0：正转指示， Y1：反转指示， Y2：停止指示。
5．触摸屏画面制作
按图9-53所示制作触摸屏画面。
图9-53 触摸屏画面
6．程序设计 根据通信及控制要求，其梯形图程序
由以下几部分组成。
表9-9
操作指令
变频器数据代码表
指令代码
数据内容
正转
HFA
H02
反转
HFA
H04
停止
HFA
H00
运行频率写入
HED
H0000～H2EE0
附：频率数据内容H0000～H2EE0为0～120．00Hz，最小单位为0.01Hz
四、软件设计
1．数据传输格式
一般按照通信请求→站号→指令代码 →数据内容→校验码的格式进行传输，其 中数据内容可多可少，也可以没有；校验 码是求站号、指令代码、数据内容的 ASCⅡ码的总和，然后取其低2位的ASCⅡ 码。
（4）数据长度及停止位长Pr119=1（即 数据长为8位，停止位长为2位，要与 PLC的设置相一致）；
（5）奇偶性设定Pr120=2（即偶数，要 与PLC的设置相一致）；
（6）通信再试次数Pr121=1（数据接收 错误后允许再试的次数，设定范围为 0～10，9 999）；
（7）通信校验时间间隔Pr122=9 999 （即无通信时，不报警，设定范围为0， 0.1～999.8s，9999）；
（2）触摸屏输出，Y0：1号泵运行指示； Y1：2号泵运行指示，T20：1号泵故障； T21：2号泵故障；D101：当前水压； D502：泵累计运行的时间；D102：电 动机的转速。
项目6恒压供水变频PID控制
项目6 恒压供水变频PID控制
习题3. 4
在硫酸生产过程中，需要对水冷极板进行冷却， 冷却水循环泵是硫酸生产工艺中的重要设备，过 去冷却水循环泵均不调速，利用出口阀门来控制 水流量和管网压力，现采用变频器进行节能改造 （图3.35）。已知3台循环泵的功率皆为90KW， 请选择合适的控制方式和变频器。
PID控制原理图
项目6
恒压供水变频PID控制
PID调节功能是将根 据两者的差值，利用 比例P、积分I、微分 D的手段对被控物理 量进行调整，直至反 馈量和给定量基本相 等，达到预定的控制 目标为止。
图3.5 通用变频器内 置PID的控制校准过程
项目6 恒压供水变频PID控制
3.2.2中央空调变频风机的几种控制方式
图3.17 温度负作用
图3.18 温度正作用
项目6 恒压供水变频PID控制
温度偏差与变频器输出频率之间的关系如 表3.5所示。
表3.5正负作用与偏差
项目6 恒压供水变频PID控制
3.5 项目设计方案
项目6 恒压供水变频PID控制
3.5.1中央恒压供水的变频节能硬件设计
如图3.22为该恒温变频控制系统的示意，其中变 频器选用A700变频器，并采用内置PID运行控制。
项目6 恒压供水变频PID控制
3.3.1A700变频器PID操作
6菱A700变频器常用的PID相关参数，它主要包括 PID调节参数和PID通道参数。A700的PID主要用 流量、风量、压力、温度等工艺控制，由端子2输 入信号或参数设定值作为目标、端子4输入信号作 为反馈量组成PID控制的反馈系统。
项目6 恒压供水变频PID控制
图3.7 变频风机的恒温控制
恒压供水pid调节参数设置技巧
恒压供水pid调节参数设置技巧1. 引言：什么是PID调节？大家好，今天我们要聊聊恒压供水的PID调节参数设置。
听起来有点复杂对吧？别担心，我们一步一步来，把这些技术性问题讲得简单易懂。
PID调节器，就像是你家里那个聪明的温控器，用来保持系统稳定，就像你调整水龙头的水流一样。
不过，它可不是你家的普通水龙头，而是一台经过高科技改造的智能设备。
PID的全名是比例积分微分，它的工作原理就像是一个无形的调节员，不断微调，确保供水系统的压力保持在理想范围内。
2. PID调节参数的基本概念2.1 比例（P）首先我们来说说比例（P）。
这个参数就像是你在家里调节水温的那一刻，越调越热或越调越凉。
比例参数决定了系统对当前压力偏差的响应力度。
如果设定得过高，系统反应过于剧烈，像是水龙头开得太猛，容易让水流忽大忽小；设定得过低，反应又会慢吞吞的，像是你想要的温水还要等半天。
理想的比例参数应该是刚刚好，不多不少。
2.2 积分（I）接下来是积分（I）。
积分参数主要是处理那些小的、长期的压力偏差。
可以想象成你在水龙头里加水时，不断加入一点点，虽然每次增加的量都很小，但时间久了，水位就能稳定在你想要的位置。
这个参数的作用就是消除长期存在的偏差，确保压力不会因小的波动而不稳定。
不过，如果这个参数设置得太高，系统可能会出现过度调整，就像你不断往水龙头里加水，结果水满了还不停。
2.3 微分（D）最后是微分（D）。
这个参数就像是一个预警系统，它通过预测未来的趋势来调整当前的行为。
可以想象成你在看到水位接近满了时，提前关掉水龙头，防止水溢出。
微分参数的作用就是减缓压力变化的速度，让系统更加平稳。
如果设置得过高，系统可能会对每一个小变化过于敏感，结果让系统变得很容易过冲。
3. PID参数设置的技巧3.1 了解系统特性设置PID参数之前，了解你的系统特性是非常重要的。
就像你要做一道美食，必须知道你有的食材是什么样的。
系统的动态响应特性、延迟时间等等，都要考虑进去。
恒压供水变频器设置方法
恒压供水变频器（汇川系列）设置方法：1、 P0-01 设为 2， V/F 控制。
2、 P0-02 设为 1，端子命令通道,如果是面板控制，则不需要改。
3、 P0-03 设为 8， PID。
4、根据电机铭牌设置 P1-00~P1-05 这五个参数，具体见说明书内列举的含义。
5、 P6-10 改为 1 ；6、 PA-01 设置时根据压力来设置，如：压力表的量程是 0~1MP，而恒压供水压力想维持在 3KG，那么 PA-01 设置为:（1） x100=30,也就是设置为 30。
7、 PA-03 设为 0，正作用。
8、 PA-04 出厂值为 1000，根据压力表的量程：如 0~ 便设为1600,0~10MP 就设为 10000。
如此类推进行设置。
9、 PA-05=40(比例增益),PA-06＝1(积分增益) (如果压力波动较大、适当调大) 适当调节比例增益和积分增益可调节压力变化的快慢10、 PA-08 设为 0,PA-09 设为。
注：压力表如果是 0~10v 输出，则将压力表的信号线接在 AI1，其余两根线接在+10 和 GND上；如果输出是 4~20MA，将压力表的信号线接在 AI2 和 GND 上（并将主控版上的短接片进行跳线），切勿接错否则变频器将不能正常运行。
如果想用旋钮调节设定压力，可以将 PA-00 设为 3，P7-03 设为 8001，P7-05 设为 0801，显示 300 则表示 3KG 压力，显示 400 则表示 4KG压力，依此类推。
如果想设置休眠，则按如下操作：P8-49: 唤醒频率；P8-50: 唤醒延迟时间；P8-51: 休眠频率；P8-52: 休眠延迟时间PA-28: 设为 1， PID 停机运算。
ABB变频器的恒压供水PID控制详细讲解
关于ABB变频器的恒压供水PID控制详细讲解本人在造纸行业工作多年,对造纸行业的控制有一定的了解,平时苦恼于手下的员工对于造纸行业的电控了解不够.后来将造纸行业常用的控制汇编成一本培训资料,发给部门的所有工人熟读.收到一定的效果,本培训材料完全针对造纸行业的控制按照实际的电路来详细讲解其工作原理和工作的过程,涵盖造纸电控的外围设备控制,包括电机的直接启动,变频控制,软启动控制,正反转控制,多速电机控制.两地控制,纸机传动控制,复卷机.切纸机,复合机,包装输送系统.行车控制.可以说覆盖了造纸厂所有的电气控制.现先将其中的一小节发上来和大家交流,希望高手指正.恒压供水PID控制PID控制P：比例环节。
也称为放大环节，它的输出量与输入量之间任何时候都是一个固定的比例关系。
I: 积分环节：指输出量等于输入量对时间的积分。
D: 微分环节：指输出等于输入的微分。
微分只与变化率有关，而与变化率的绝对值无关，偏差越大，控制越强。
其主要作用就是对变化的波动有更强的抑制能力。
PID：比例积分微分调节器。
工作过程：当波动作用的瞬间，由于微分的超前作用，使微分的输出量最大，同时比例控制也开始作用。
然后由于波动的变化率为零（理想状态）。
故微分输出开始衰减，曲线开始下降。
这时由于偏差的作用。
积分开始作用，使曲线上升，。
随着微分作用的逐渐消失，积分起主导作用，直到偏差完全消失（理想状态）。
积分的输出也不再增加。
而比例的控制是贯穿始终的。
ABB变频器的过程PID控制ABB变频器内部有一个内置的PID控制器，它可用于控制压力，流量和液位等过程变量。
启动过程PID控制后，过程给定信号将取代速度给定信号。
另外一个实际值（过程反馈值）也会反馈给传动单元，过程PID控制会调节传动单元的速度使实际测量值等于给定值。
下图是一个不带PLC控制的一脱二恒压供水电气原理图：变频器通过3个24V中间继电器来控制外部备用泵。
假设：当前水压的期望值为4.2kg。
PID恒压供水控制系统
毕业设计说明书课题名称 PID恒压供水控制系统_系别专业班级姓名学号指导教师起讫时间：2010年1月6日～2010年4月6日（共8周）PID变频恒压供水控制系统学生：方旭颖指导教师：程文锋摘要PID恒压供水系统对于某些工业或特殊用户是非常重要的，例如在某些生产过程中，若自来水供水压力不足或短时间断水，可能会影响产品质量，严重时使产品报废和设备损坏。
以可编程逻辑控制器与变频器为控制核心，据恒压时对应的电压设定值与从压力传感器获得的反馈电流信号，利用PID控制自动调节，改变频率输出值来调节所控制的水泵电机转速，从而达到控制管网中水压恒定。
系统具有自动和手动两种控制方式,便于对系统进行维护修理,并能通过应用软件对供水系统进行监控和远距离控制.提高效率,实现自动化供水。
关键词: PID PLC 变频器触摸屏目录摘要 1第一章绪论 41.1 PID变频恒压供水系统的研究意义 41. 2 现代的几种供水方式探讨 51.2.1变频恒压供水系统 51.2.2生活无负压供水系统 5第二章系统简介 62. 1 系统基本内容 62.1.1系统的构成与原理 62.1.2系统主要性能与特点 62. 2系统结构框图 7第三章系统设计方案 83. 1系统控制方案 83. 2系统主电路设计 93. 3系统控制电路设计 93. 4系统的功能阐述 93.4.1全自动平稳切换，恒压控制 93.4.2手动控制 93.4.3实施效果 10第四章硬件的组成及选型 114. 1 可编程控制器（PLC） 114.1.1FX系列的特点 114.1.2 一般元件和编号 114.1.3 AC电源，DC输入型如下 13 4.1.4 FX2N-4AD特殊模块 134.1.5 FX2N-4DA特殊模块 134.1.6 配线如图3.1 144.1.7缓冲存储器(BFM)的分配如下表 14 4. 2变频器 164.2.1变频器的介绍 164.2.2操作模式 174.2.3变频器FR-E500端子接线 18 4.3触摸屏 194.4压力传感器 19第五章软件设计 205. 1系统工作流程图设计 205. 2 部分主要程序模块分析 21 5.2.1 A/D模块程序 215.2.2 D/A模块程序 215.2.3 PID模块程序 225. 3触摸屏画面设计 245.3.1触摸屏选型画面 245.3.2 欢迎进入画面 255.3.3系统主画面 255.3.4手动控制画面 265.3.5自动控制画面 265.3.6电机运行监视画面 275.3.7 输出异常监视画面 28结束语 28致谢 29参考文献 30附录一：程序 32附录二：硬件接线图 42第一章绪论1.1 PID变频恒压供水系统的研究意义恒压供水是指在供水网中用水量发生变化时，出口压力保持不变的供水方式。
恒压供水变频器设置方法
WORD格式恒压供水变频器（汇川系列）设置方法：1、P0-01设为2，V/F控制。
2、P0-02设为1，端子命令通道,如果是面板控制，则不需要改。
3、P0-03设为8，PID。
4、根据电机铭牌设置P1-00~P1-05这五个参数，具体见说明书内列举的含义。
5、P6-10改为1；6、PA-01设置时根据压力来设置，如：压力表的量程是0~1MP，而恒压供水压力想维持在3KG(0.3MPa)，那么PA-01设置为:（0.3/1）x100=30,也就是设置为30。
7、PA-03设为0，正作用。
8、PA-04出厂值为1000，根据压力表的量程：如0~1.6MP便设为1600,0~10MP就设为10000。
如此类推进行设置。
9、PA-05=40(比例增益),PA-06＝1(积分增益)(如果压力波动较大、适当调大)适当调节比例增益和积分增益可调节压力变化的快慢10、PA-08设为0,PA-09设为0.2。
注：压力表如果是0~10v输出，则将压力表的信号线接在AI1，其余两根线接在+10和GND上；如果输出是4~20MA，将压力表的信号线接在AI2和GND上（并将主控版上的短接片进行跳线），切勿接错否则变频器将不能正常运行。
如果想用旋钮调节设定压力，可以将PA-00设为3，P7-03设为8001，P7-05设为0801，显示300则表示3KG压力，显示400则表示4KG压力，依此类推。
如果想设置休眠，则按如下操作：P8-49:唤醒频率；P8-50:唤醒延迟时间；P8-51:休眠频率；P8-52:休眠延迟时间PA-28:设为1，PID停机运算1 / 1。
项目6恒压供水变频PID控制课件
03
PID控制在恒压供水系统中的应 用
PID控制原理与算法
PID控制原理
PID控制是一种反馈控制方法，通过比较实际输出值与期望值之间的偏差，利用 比例、积分和微分三个环节对偏差进行调节，以减小偏差并达到稳定输出的目的 。
PID算法公式
PID算法的公式为 `u(t) = Kp * e(t) + Ki * ∫e(t) dt + Kd * de(t)/dt`，其中u(t)是 控制输出，e(t)是偏差信号，Kp、Ki和Kd分别是比例、积分和微分系数。
06
总结与展望
恒压供水变频PID控制系统的优势与不足
高效节能
恒压供水变频PID控制系统能够根据 实际需求调整水泵的运行频率，实现 能源的合理利用，降低能耗。
延长设备寿命
通过合理的控制方式，可以减轻水泵 等设备的机械负担，延长设备的使用 寿命。
恒压供水变频PID控制系统的优势与不足
• 提高供水品质：恒压供水能够保证供水压力的稳定性，减 少因压力波动造成的供水品质问题。
04
恒压供水变频PID控制系统的实 现
系统硬件组成与配置
控制器
选用具有PID控制功能的可编程逻辑 控制器（PLC），负责系统的逻辑控 制和PID算法的实现。
变频器
选用具有矢量控制功能的变频器，实 现电动机的调速控制。
压力传感器
选用高精度压力传感器，实时监测供 水管道的压力，并将压力信号转换为 电信号传输给控制器。
PID控制参数的调整与优化
PID参数调整原则
PID参数的调整应遵循比例系数适中、积分系数不宜过小、微分系数不宜过大的原则。
参数调整步骤
首先调整比例系数Kp，减小系统的静态误差；然后调整积分系数Ki，消除系统的动态误 差；最后调整微分系数Kd，改善系统的动态响应特性。
ABB变频器的恒压供水PID控制详细讲解
A B B变频器的恒压供水P I D控制详细讲解Hessen was revised in January 2021关于ABB变频器的恒压供水PID控制详细讲解本人在造纸行业工作多年,对造纸行业的控制有一定的了解,平时苦恼于手下的员工对于造纸行业的电控了解不够.后来将造纸行业常用的控制汇编成一本培训资料,发给部门的所有工人熟读.收到一定的效果,本培训材料完全针对造纸行业的控制按照实际的电路来详细讲解其工作原理和工作的过程,涵盖造纸电控的外围设备控制,包括电机的直接启动,变频控制,软启动控制,正反转控制,多速电机控制.两地控制,纸机传动控制,复卷机.切纸机,复合机,包装输送系统.行车控制.可以说覆盖了造纸厂所有的电气控制.现先将其中的一小节发上来和大家交流,希望高手指正.恒压供水PID控制PID控制P：比例环节。
也称为放大环节，它的输出量与输入量之间任何时候都是一个固定的比例关系。
I: 积分环节：指输出量等于输入量对时间的积分。
D: 微分环节：指输出等于输入的微分。
微分只与变化率有关，而与变化率的绝对值无关，偏差越大，控制越强。
其主要作用就是对变化的波动有更强的抑制能力。
PID：比例积分微分调节器。
工作过程：当波动作用的瞬间，由于微分的超前作用，使微分的输出量最大，同时比例控制也开始作用。
然后由于波动的变化率为零（理想状态）。
故微分输出开始衰减，曲线开始下降。
这时由于偏差的作用。
积分开始作用，使曲线上升，。
随着微分作用的逐渐消失，积分起主导作用，直到偏差完全消失（理想状态）。
积分的输出也不再增加。
而比例的控制是贯穿始终的。
ABB变频器的过程PID控制ABB变频器内部有一个内置的PID控制器，它可用于控制压力，流量和液位等过程变量。
启动过程PID控制后，过程给定信号将取代速度给定信号。
另外一个实际值（过程反馈值）也会反馈给传动单元，过程PID控制会调节传动单元的速度使实际测量值等于给定值。
下图是一个不带PLC控制的一脱二恒压供水电气原理图：变频器通过3个24V中间继电器来控制外部备用泵。
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项目6
恒压供水变频PID控制
3、PID的自动切换 为了加快PID控制运行时开始阶段的系统上升过程，可以仅在 启动时以通常模式上升。Pr.127可以设置自动切换频率，从 起动到Pr.127以通常运行运行，待频率达到该设定值后,才转 为PID控制。如图3.15所示为PID自动切换控制。当然，从图 中也可以看出，Pr.127的设定值仅在PID运行时有效，其他 阶段无效。
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恒压供水变频PID控制
习题3. 2
试列举几种常见的离心泵，并阐述变频器在离心 泵上的节能原理（如图3.33所示）
图3.33 泵的流量－转速－压力关系曲线
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恒压供水变频PID控制
习题3. 3
在锅炉设备中，给水泵系统通过向锅炉不间断供 水，以保证锅炉的正常运行。图3.34所示为锅炉 给水示意图，试用恒压控制来实现变频节能，该 如何设计？
《变频器》
项目6
恒压供水变频PID控制
项目6
恒压供水变频PID控制
3.1 项目背景及要求 3.2 知识讲座（PID控制与变频器） 3.3 技能训练一（A700变频器PID线路设计） 3.4 项目设计方案
项目6
恒压供水变频PID控制
3.2 PID控制与变频器
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恒压供水变频PID控制
3.2.1变频器内置PID原理
恒压供水变频PID控制
a) 误差信号输入
b)测定信号输入
图3.13 PID框图
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恒压供水变频PID控制
2、PID动作过程 图3.14所示为 PID调节参数 Pr.129、Pr.130 和Pr.134设定之 后的动作过程， 称之为P动作、I 动作和D动作的 6者之和。 图3. 14 PID动作过程
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恒压供水变频PID控制
图3.3 变频器内置PID控制原理
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恒压供水变频PID控制
要使变频器内置PID闭环正 常运行，必须首先选择PID 闭环选择功能有效，同时 至少有两种控制信号：（1） 给定量，它是与被控物理 量的控制目标对应的信号。 （2）反馈量，它是通过现 场传感器测量的与被控物 理量的实际值对应的信号。 图3.4 通用变频器 PID控制原理图
项目6
恒压供水变频 PID 控制 表3.11恒压供水变频器参数设置
2、智能仪表参数设置 项目 6 恒压供水变频PID控制
智能仪表XMZ601B是实现温度反馈的重要环节，必 须进行参数设置，具体如下所示。
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恒压供水变频PID控制
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恒压供水变频PID控制
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恒压供水变频PID控制
项目 6 恒压供水变频PID控制 3、温度设定电位器的选择
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图3.10 热电阻原理
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3.温度传感器相关仪表
由于热点偶或热电阻都不能输出变频器所能接受 的0~10V或4~20mA信号，而且本项目要求能够 显示实时温度数据，因此，必须再增加一个温度 传感器的相关仪表。
项目6
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图3.11 国产XMZ60X系列智能仪表
图3.9 热电偶原理
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2.热电阻
热电阻是温度检测中使用的另外一种测温元件。 热电阻利用物质在温度变化时本身电阻也随着发 生变化的特性来测量温度的。热电阻的受热部分 （感温元件）是用细金属丝均匀的缠绕在绝缘材 料制成的骨架上，当被测介质中有温度梯度存在 时，所测得的温度是感温元件所在范围内介质层 中的平均温度。它的主要特点是测量精度高，性 能稳定。其中铂热电阻的测量精确度最高。
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图3.7 变频风机的恒温控制
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3.变频风机的多段速变风量控制方式
该控制方式是基于对风量需求进行经验估算的基 础上进行的程序控制。来改变吸气扇转速，控制 进风量，可减少吸气扇电机的能耗，同时还可以 减轻输入暖气时锅炉的热负载和输入冷气时制冷 机的热负载。
PID调节是过程控制中应用得十分普遍的一种控 制方式，它是使控制系统的被控物理量能够迅速 而准确地无限接近于控制目标的基本手段，在温 度控制中也是如此。正由于PID功能用途广泛、 使用灵活，使得现在变频器的功能大都集成了 PID，简称“内置PID”，使用中只需设定6个参数 （Kp， Ti和Td）即可。但并不一定需要全部，可 以取其中的一到两个单元，但比例控制单元是必 不可少的。
恒压供水变频PID控制
3.3.1A700变频器PID操作
6菱A700变频器常用的PID相关参数，它主要包括 PID调节参数和PID通道参数。A700的PID主要用 流量、风量、压力、温度等工艺控制，由端子2输 入信号或参数设定值作为目标、端子4输入信号作 为反馈量组成PID控制的反馈系统。
项目6
恒压供水变频PID控制
项目6
恒压供水变频PID控制源自图3.23硬件设计原理图项目6
恒压供水变频PID控制
3.5.2中央恒压供水的变频器参数设置和调试
1、变频器参数设置 如表3.11为该中央恒压供水恒温控制系统的变频 器参数设置，主要包括模拟量通道的设定（如给 定量和实际反馈量的信号类型），还有PID作用 类型、使能与比例积分微分环节的系数。
图3.17 温度负作用
图3.18 温度正作用
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恒压供水变频PID控制
温度偏差与变频器输出频率之间的关系如 表3.5所示。 表3.5正负作用与偏差
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3.5 项目设计方案
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3.5.1中央恒压供水的变频节能硬件设计
如图3.22为该恒温变频控制系统的示意，其中变 频器选用A700变频器，并采用内置PID运行控制。
• 1、变频风机的静压PID控制方式
• 2、变频风机的恒温PID控制方式
• 3、变频风机的多段速变风量控制方式
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恒压供水变频PID控制
1.变频风机的静压PID控制方式
送风机的空气处理装置是采用冷热水来调节空气 温度的热交换器，冷、热水是通过冷、热源装置 对水进行加温或冷却而得到的。控制管道静压的 好处是有利于系统稳定运行并排除各末端装置在 调节过程中的相互影响。在静压PID控制算法中， 通常采用两种方式，即定静压控制法和变静压控 制法。
图3.34 锅炉给水泵给水示意
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习题3. 4
在硫酸生产过程中，需要对水冷极板进行冷却， 冷却水循环泵是硫酸生产工艺中的重要设备，过 去冷却水循环泵均不调速，利用出口阀门来控制 水流量和管网压力，现采用变频器进行节能改造 （图3.35）。已知3台循环泵的功率皆为90KW， 请选择合适的控制方式和变频器。
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如果两种不同成分的均质导体形成回路，直接测温 端叫测量端，接线端子端叫参比端，当两端存在温 差时，就会在回路中产生热电流，那么两端之间就 会存在Seebeck热电势，即塞贝克效应。热电势随 着测量端温度升高而增加，热电势的大小只和热电 偶导体材质以及两端温差有关，和热电偶导体材质 的长度、直径无关
图3.15 PID自动切换
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4、PID信号输出功能 在很多控制案例中，需要输出PID控制过程的各种 状态，尤其是PID目标值、PID测定值和PID偏差 值。A700变频器提供了这些信号直接输出到CA 和AM端子，具体设定参数如表3.4所示。 表3.4 PID信号输出功能
项目6
表3.3 6菱A700变频器常用的PID相关参数。
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3.3.2A700变频器PID构成与动作
1、PID的基本构成 图3.13a所示为PID控制参数Pr.128=10或11(即偏 差信号输入)时的原理,图3.13b所示为Pr.128=20 或21(即测定值输入)时的原理。
项目6
项目6
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PID调节功能是将根 据两者的差值，利用 比例P、积分I、微分 D的手段对被控物理 量进行调整，直至反 馈量和给定量基本相 等，达到预定的控制 目标为止。 图3.5 通用变频器内 置PID的控制校准过程
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3.2.2中央空调变频风机的几种控制方式
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5、PID的正负作用 在PID作用中，存在两种类型，即负作用与正作用。 负作用是当偏差信号（即目标值－测量值）为正 时，增加频率输出，如果偏差为负，则频率输出 降低。正作用的动作顺序刚好相反，具体如图 3.16所示。
a)负作用
b)正作用
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恒压供水变频PID控制
温度控制为例，在冬天的暖气控制时为负 作用，如图3.17所示；在夏天的冷气控制时 为正作用，如图3.18所示。
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图3.6 中央空调送风机的静压控制
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2.变频风机的恒温PID控制方式
利用了变频器内置的PID算法进行温度控制，当 通过传感器采集的被测温度偏离所希望的给定值 时，PID程序可根据测量信号与给定值的偏差进 行比例（P）、积分（I）、微分（D）运算，从 而输出某个适当的控制信号给执行机构（即变频 器），提高或降低转速，促使测量值室温恢复到 给定值，达到自动控制的效果 。恒温控制中必须 要注意PID的正作用和反作用，所以，必须在控 制系统增设夏季/冬季切换开关以保证控制的准确 性。
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图3.35 硫酸厂冷却水循环泵工作原理图
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习题3. 5
根据变频风机的控制方式，分别设计6种设计线路 图，变频器型号可以自由选择。